(1.長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院 信達(dá)軟件公司，湖北 武漢 430010； 2.長(zhǎng)江水利委員會(huì) 長(zhǎng)江科學(xué)院，湖北 武漢 430014； 3.江西省水利廳 水政監(jiān)察總隊(duì)，江西 南昌 330009)

江西省地處長(zhǎng)江中下游南岸，全省共有大小河流2 400多條，總長(zhǎng)度達(dá)1.84萬(wàn)km，境內(nèi)匯聚成贛江、撫河、信江、饒河、修河五大河系，最后注入鄱陽(yáng)湖，構(gòu)成以鄱陽(yáng)湖為中心的向心水系，流域面積達(dá)16.22萬(wàn)km2，其中流域面積 10 km2及以上河流有3 771 條。全省河流、湖泊眾多，在提供充沛水量的同時(shí)，也帶來(lái)了豐富的砂石資源。

隨著江西省經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展和城市化進(jìn)程加快，市場(chǎng)對(duì)砂石資源的需求量不斷增長(zhǎng)[1]，供需矛盾日益突出。在經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)使下，無(wú)證開(kāi)采、超采濫挖等非法采砂活動(dòng)屢禁不止[2]，且呈現(xiàn)多樣性和復(fù)雜性，導(dǎo)致采砂管理難度加大，河道執(zhí)法任務(wù)日益繁重。

江西省、市、縣各級(jí)從事水行政執(zhí)法人員共計(jì)不足1 000人，目前水行政執(zhí)法方式仍停留在“人海戰(zhàn)術(shù)”層面，執(zhí)法工作仍舊依靠郵政、電話等傳統(tǒng)落后方式，執(zhí)法工作中也存在調(diào)查取證難、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管難、執(zhí)法執(zhí)行難等問(wèn)題。因此，開(kāi)展全省河道執(zhí)法信息系統(tǒng)的建設(shè)顯得尤為必要[3]，系統(tǒng)綜合采用全球衛(wèi)星定位技術(shù)(GPS)、地理信息技術(shù)(GIS)、視頻圖像傳輸技術(shù)(VS)、圖像智能識(shí)別技術(shù)[4]，針對(duì)重點(diǎn)水域進(jìn)行前端視頻監(jiān)控建設(shè)，并以“采砂監(jiān)測(cè)定量化、河道監(jiān)控自動(dòng)化、執(zhí)法流程規(guī)范化、業(yè)務(wù)管理協(xié)同化”為目標(biāo)，構(gòu)建了省、市、縣三級(jí)聯(lián)動(dòng)執(zhí)法管理應(yīng)用體系。全面實(shí)現(xiàn)江西省水政執(zhí)法隊(duì)伍對(duì)河道采砂、采區(qū)監(jiān)管、岸線保護(hù)等河道執(zhí)法內(nèi)容的實(shí)時(shí)監(jiān)控和協(xié)同執(zhí)法，從而整體提升江西省水政監(jiān)察執(zhí)法工作的效率效能。

1 主要設(shè)計(jì)思路

1.1 基于大系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念

國(guó)務(wù)院辦公廳在《政務(wù)信息系統(tǒng)整合共享實(shí)施方案》中提出“大系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)和大平臺(tái)”的系統(tǒng)整合共享思路，要求將分散、獨(dú)立的信息系統(tǒng)整合為互聯(lián)互通、業(yè)務(wù)協(xié)同、信息共享的大系統(tǒng)。 系統(tǒng)按照“大系統(tǒng)”的思路進(jìn)行設(shè)計(jì)，一是針對(duì)省、市、縣三級(jí)執(zhí)法主體統(tǒng)籌設(shè)計(jì)功能和流程，保證縱向的互聯(lián)互通和業(yè)務(wù)協(xié)同；二是與河長(zhǎng)制系統(tǒng)互為補(bǔ)充，布設(shè)的視頻監(jiān)控可共享給河長(zhǎng)制系統(tǒng)，同時(shí)河長(zhǎng)制巡河發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題也可共享至本系統(tǒng)，作為執(zhí)法的前置條件。

1.2 協(xié)調(diào)監(jiān)控點(diǎn)需求與河道采砂規(guī)劃關(guān)系

視頻監(jiān)控點(diǎn)布設(shè)在可采區(qū)、禁采區(qū)、集中?？奎c(diǎn)、交界水域，其中可采區(qū)、禁采區(qū)在河道采砂規(guī)劃有明確規(guī)定范圍，但每5 a會(huì)更新變化。因此，本系統(tǒng)視頻監(jiān)控點(diǎn)布設(shè)時(shí)需要綜合考慮實(shí)施階段由于采砂規(guī)劃更新而產(chǎn)生的變動(dòng)影響。采取的策略是向市縣下發(fā)視頻監(jiān)控點(diǎn)布設(shè)需求表，統(tǒng)計(jì)實(shí)際監(jiān)管重難點(diǎn)區(qū)域。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)查勘初步篩選，結(jié)合采砂規(guī)劃復(fù)核，對(duì)于需求中未涉及而在采砂規(guī)劃明確規(guī)定的采區(qū)進(jìn)行缺項(xiàng)補(bǔ)充，最終形成前端監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控點(diǎn)布設(shè)清單。

1.3 共享利用江西省水利資源整合成果

目前江西省水利廳數(shù)據(jù)中心已建設(shè)完成，并依托數(shù)據(jù)資源整合項(xiàng)目收集、整理和發(fā)布了大量的水利基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)和地圖數(shù)據(jù)。系統(tǒng)基于已有成果數(shù)據(jù)，建設(shè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、共享數(shù)據(jù)庫(kù)、專題數(shù)據(jù)庫(kù)。其中，專題數(shù)據(jù)庫(kù)主要存儲(chǔ)可采區(qū)資料、采砂船資料、實(shí)時(shí)采砂監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、采砂量統(tǒng)計(jì)信息、水政執(zhí)法任務(wù)數(shù)據(jù)等。同時(shí)為河長(zhǎng)辦、海事、公安、漁政等部門提供數(shù)據(jù)共享接口。

1.4 前端視頻監(jiān)控本地存儲(chǔ)和遠(yuǎn)程調(diào)閱

前端監(jiān)控系統(tǒng)針對(duì)長(zhǎng)江干流、鄱陽(yáng)湖、贛江、撫河、信江、饒河、修河共布設(shè)636路攝像機(jī)，單路攝像機(jī)按H.265編碼格式傳輸，采用1080p全高清視頻則至少需要3Mbps帶寬，全部攝像機(jī)共計(jì)視頻傳輸承載量為1 908Mbps。然而，省水利廳現(xiàn)有水利專網(wǎng)帶寬僅100Mbps，如果采用視頻直聯(lián)省廳的星形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，則會(huì)導(dǎo)致水利專網(wǎng)帶寬嚴(yán)重不足。而且，單路視頻按照3Mbps帶寬計(jì)算，每日的視頻存儲(chǔ)量約為32GB，省廳集中存儲(chǔ)也難以滿足要求。因此，采用視頻級(jí)聯(lián)技術(shù)，即在兩套及以上的主模式視頻系統(tǒng)基礎(chǔ)上組建串聯(lián)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)視頻資源的共享。前端視頻系統(tǒng)采取本地部署和轉(zhuǎn)發(fā)模式，通過(guò)前端部署的硬盤(pán)錄像機(jī)進(jìn)行取流、編碼、存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)，一級(jí)平臺(tái)和二級(jí)平臺(tái)均通過(guò)硬盤(pán)錄像機(jī)遠(yuǎn)程調(diào)閱圖片或視頻流數(shù)據(jù)(見(jiàn)圖1)。同時(shí)，對(duì)于因人為破壞現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備而銷毀證據(jù)所造成的影響，可采取前端監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)程取證并立即上傳圖片的安全措施，在一定程度上保護(hù)了現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的可用性。

圖1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)級(jí)聯(lián)模式

1.5 后端系統(tǒng)統(tǒng)一部署 分級(jí)授權(quán)使用

系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)設(shè)計(jì)，采取“省廳統(tǒng)一部署，市縣授權(quán)使用”的方式，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的登錄門戶、統(tǒng)一的業(yè)務(wù)流程。系統(tǒng)用戶覆蓋省、市、縣3級(jí)水政執(zhí)法人員，各級(jí)用戶可使用系統(tǒng)全部功能，只是管理對(duì)象和數(shù)據(jù)權(quán)限有所不同。省總隊(duì)負(fù)責(zé)長(zhǎng)江干流、鄱陽(yáng)湖，可管理全部對(duì)象和數(shù)據(jù)；市支隊(duì)負(fù)責(zé)五河干流，僅管理市及下轄縣的對(duì)象和數(shù)據(jù)；縣大隊(duì)負(fù)責(zé)五河支流，僅管理所在縣的對(duì)象和數(shù)據(jù)。

2 前端視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

河道管理的重點(diǎn)水域主要包括可采區(qū)、禁采區(qū)、集中?？奎c(diǎn)和水域岸線，其核心是對(duì)采砂船和岸線的監(jiān)控。采砂船分為許可采砂船和非法采砂船。許可采砂船主要在可采區(qū)和集中?？奎c(diǎn)作業(yè)；非法采砂船主要活動(dòng)在禁采區(qū)；岸線監(jiān)控主要針對(duì)非法圍堰、岸線侵占等違法行為。

2.1 可采區(qū)智能識(shí)別方案

可采區(qū)主要針對(duì)許可采砂船，按照“五定”控制要求，即定時(shí)、定點(diǎn)、定船、定量、定功率[5]，通過(guò)在采砂船安裝采砂傳感器和紅外攝像機(jī)，采集采砂船現(xiàn)場(chǎng)圖像、GPS位置、工作狀態(tài)信息，監(jiān)控采砂船是否越界、超時(shí)、超船數(shù)、超功率作業(yè)、違規(guī)停泊，記錄統(tǒng)計(jì)開(kāi)采量(估算)、運(yùn)動(dòng)軌跡、歷史監(jiān)控圖像等信息，杜絕違規(guī)作業(yè)，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)采區(qū)科學(xué)、有序地管理。

識(shí)別流程如圖2所示。

圖2 可采區(qū)識(shí)別流程

2.2 集中?？奎c(diǎn)智能識(shí)別方案

集中?？奎c(diǎn)需進(jìn)行晝夜大面積范圍監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)越界采砂船，觀測(cè)目標(biāo)船只的信息與活動(dòng)情況和船號(hào)等細(xì)節(jié)，實(shí)現(xiàn)智能發(fā)現(xiàn)和自動(dòng)取證監(jiān)控。集中?？奎c(diǎn)智能識(shí)別主要依靠岸基監(jiān)控系統(tǒng)和船載設(shè)備兩部分。其中，岸基監(jiān)控系統(tǒng)布設(shè)入侵監(jiān)測(cè)設(shè)備、身份識(shí)別裝置和雙光譜夜視攝像機(jī)；采砂船安裝越界識(shí)別傳感器。岸基監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)感知越界識(shí)別傳感器信息，確定采砂船只非法越界行為，控制攝像機(jī)進(jìn)行圖片抓拍和視頻取證，上傳數(shù)據(jù)，接收指令，并按指令要求完成相應(yīng)控制操作。

2.3 禁采區(qū)智能識(shí)別方案

禁采區(qū)主要識(shí)別夜間非法船只的偷采行為。通過(guò)在岸線每隔500 m布設(shè)聲音傳感器和入侵監(jiān)測(cè)設(shè)備，定義聲音傳感器所對(duì)應(yīng)的網(wǎng)格，采集現(xiàn)場(chǎng)聲音，自動(dòng)比對(duì)傳感器樣本庫(kù)數(shù)據(jù)，進(jìn)而識(shí)別采砂船作業(yè)聲音，確定非法采砂行為，并上傳禁采區(qū)現(xiàn)場(chǎng)控制器?？刂破鞲櫡欠ú缮按暮叫熊壽E、停泊水域、采砂作業(yè)時(shí)間、采砂區(qū)域，依據(jù)采砂船的坐標(biāo)信息，調(diào)度控制雙光譜夜視攝像機(jī)進(jìn)行圖片抓拍和視頻取證，為執(zhí)法查處提供證據(jù)。

2.4 水域岸線智能識(shí)別方案

岸線的監(jiān)控主要通過(guò)布設(shè)不同類型的攝像機(jī)，實(shí)時(shí)監(jiān)控該區(qū)域的整體活動(dòng)情況。結(jié)合視頻智能分析手段，通過(guò)視頻定期影像比對(duì)及時(shí)發(fā)現(xiàn)非法圍堰、岸線侵占等違法行為，實(shí)現(xiàn)異常情況實(shí)時(shí)監(jiān)控取證。

攝像機(jī)選型需依據(jù)重點(diǎn)涉河涉水工程、水利生態(tài)保護(hù)區(qū)、重點(diǎn)保護(hù)岸線等不同的特點(diǎn)(如視場(chǎng)角度、監(jiān)視區(qū)域距離、云臺(tái)控制、清晰度、夜視畫(huà)面、智能分析研判等)，要求達(dá)到對(duì)監(jiān)控對(duì)象全天候、無(wú)死角的視頻監(jiān)控，從而清晰觀測(cè)目標(biāo)信息及相關(guān)活動(dòng)違法情況。

3 河道執(zhí)法信息系統(tǒng)構(gòu)建

系統(tǒng)主要特點(diǎn)是24 h實(shí)時(shí)監(jiān)控，前端監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)異常主動(dòng)報(bào)警，報(bào)警信息分級(jí)推送；后端河道執(zhí)法信息系統(tǒng)協(xié)同執(zhí)法，指令下達(dá)分級(jí)傳送，執(zhí)法車船可自動(dòng)定位與導(dǎo)航，全程記錄與保存執(zhí)法過(guò)程。河道執(zhí)法流程如圖3所示。

圖3 河道執(zhí)法流程

系統(tǒng)主要包括6個(gè)子系統(tǒng)：綜合指揮平臺(tái)、視頻管理系統(tǒng)、水政執(zhí)法管理系統(tǒng)、移動(dòng)執(zhí)法移動(dòng)APP、公眾服務(wù)系統(tǒng)、綜合運(yùn)維管理系統(tǒng)。系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

(1)綜合指揮平臺(tái)。匯集水政執(zhí)法管理系統(tǒng)、視頻管理系統(tǒng)等自動(dòng)監(jiān)控態(tài)勢(shì)信息，接收群眾舉報(bào)等人工監(jiān)控信息，并利用GIS、GPS、視音頻融合、綜合集成等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)態(tài)勢(shì)監(jiān)控信息的多源融合、交叉印證、直觀呈現(xiàn)，提供統(tǒng)一、整合的監(jiān)控視頻接入和展示窗口，以及目標(biāo)、資源、人員、設(shè)備、設(shè)施精確實(shí)時(shí)標(biāo)注，并生成態(tài)勢(shì)監(jiān)控一張圖。

(2)視頻管理系統(tǒng)。將前端各類視頻源和外部單位現(xiàn)有視頻源進(jìn)行有機(jī)融合，建立統(tǒng)一的視頻管理系統(tǒng)，達(dá)成內(nèi)外部視頻的集中統(tǒng)管、按需按權(quán)共享，實(shí)現(xiàn)前端監(jiān)控系統(tǒng)視頻本地分級(jí)存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)發(fā)，為河道執(zhí)法的取證和案件辦理提供支撐。

(3)水政執(zhí)法管理系統(tǒng)。屬于核心的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，覆蓋省、市、縣3級(jí)執(zhí)法隊(duì)伍的主要執(zhí)法內(nèi)容，包括基礎(chǔ)信息管理、河道采砂監(jiān)管、水域岸線監(jiān)管、河道執(zhí)法管理等功能。河道采砂監(jiān)管包括采砂作業(yè)監(jiān)管、集中?？奎c(diǎn)管理、運(yùn)砂船監(jiān)管以及岸基砂場(chǎng)管理等。水域岸線監(jiān)管包括涉河工程作業(yè)區(qū)監(jiān)管、非法圍堰監(jiān)管、重要濕地及自然保護(hù)區(qū)監(jiān)管等。河道執(zhí)法管理支持巡視巡查、現(xiàn)場(chǎng)巡查、處罰通知書(shū)管理、執(zhí)法處置管理和執(zhí)法案件統(tǒng)計(jì)查詢等。

(4)水政執(zhí)法移動(dòng)APP。采用混合式開(kāi)發(fā)的手機(jī)移動(dòng)端應(yīng)用，現(xiàn)場(chǎng)各級(jí)水政執(zhí)法人員可通過(guò)手機(jī)終端登錄系統(tǒng)，快速獲取河道相關(guān)基礎(chǔ)信息，實(shí)時(shí)調(diào)閱河道監(jiān)控視頻，支持日常移動(dòng)巡查和移動(dòng)執(zhí)法，支持一鍵導(dǎo)航至執(zhí)法現(xiàn)場(chǎng)地點(diǎn)。系統(tǒng)可提供標(biāo)準(zhǔn)化的執(zhí)法流程界面和案例庫(kù)輔助執(zhí)法，規(guī)范執(zhí)法業(yè)務(wù)處置過(guò)程，減少執(zhí)法人員的重復(fù)工作量，降低執(zhí)法時(shí)間成本，提高水政執(zhí)法效率。

(5)公眾服務(wù)系統(tǒng)?；谖⑿殴娞?hào)開(kāi)發(fā)，向社會(huì)公眾提供相關(guān)的河道信息查詢、新聞資訊和投訴舉報(bào)的社會(huì)化服務(wù)，促進(jìn)政務(wù)公開(kāi)和社會(huì)監(jiān)督，提高水政執(zhí)法公眾信息服務(wù)水平。

(6)綜合運(yùn)維管理系統(tǒng)。鑒于系統(tǒng)涉及大量的指揮中心設(shè)備、視頻監(jiān)控設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)控制器、傳感器和移動(dòng)執(zhí)法裝備，為保障系統(tǒng)運(yùn)行效果，需要建立綜合運(yùn)維管理系統(tǒng)，加強(qiáng)設(shè)備資產(chǎn)管理和運(yùn)行參數(shù)監(jiān)控，對(duì)運(yùn)維服務(wù)事件、問(wèn)題、配置、變更和發(fā)布進(jìn)行有效管理，輸出服務(wù)工作量、設(shè)備性能、事件趨勢(shì)等統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表。

4 建 議

針對(duì)當(dāng)前各級(jí)水政執(zhí)法主體執(zhí)行效率低下、主動(dòng)意識(shí)不強(qiáng)、人力不足等問(wèn)題，為避免信息化成果建而不用、不能落地的局面，建議采取以下保障措施。

(1)借鑒河長(zhǎng)制成功經(jīng)驗(yàn)，制定考核措施壓實(shí)執(zhí)法主體責(zé)任。借鑒河長(zhǎng)制管理的成功經(jīng)驗(yàn)，出臺(tái)相關(guān)的制度措施壓實(shí)省、市、縣各級(jí)執(zhí)法主體責(zé)任，將河道執(zhí)法信息系統(tǒng)的使用率和執(zhí)法任務(wù)統(tǒng)計(jì)納入執(zhí)法人員的年度考核。

(2)擴(kuò)充各級(jí)河長(zhǎng)職責(zé)，依托河長(zhǎng)增強(qiáng)河道巡查和前端設(shè)備巡視力度?，F(xiàn)有的水行政執(zhí)法人員不足以保證河道巡查的頻次和力度，而且一旦水行政執(zhí)法人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，各種違法活動(dòng)已經(jīng)提前撤離。依托各級(jí)河長(zhǎng)可有效解決人員不足問(wèn)題，而且河長(zhǎng)對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)情況更加了解，可實(shí)現(xiàn)每日一查、每周一檢、每月一巡。另外，過(guò)去由于缺乏及時(shí)巡視和維護(hù)，現(xiàn)場(chǎng)的采砂監(jiān)控設(shè)備經(jīng)常被不法分子人為破壞或者由于環(huán)境因素出現(xiàn)故障，導(dǎo)致監(jiān)控存在盲區(qū)，依托河長(zhǎng)定期檢查設(shè)備運(yùn)行情況，可以提高設(shè)備可靠性，同時(shí)對(duì)不法分子形成一定的震懾力。

5 結(jié) 語(yǔ)

系統(tǒng)運(yùn)行后，可加大對(duì)江西省河道管理范圍內(nèi)的非法采砂、非法圍堰、岸線侵占等違法行為的監(jiān)管力度。對(duì)違法行為進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和取證，有助于水行政執(zhí)法人員準(zhǔn)確及時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)情況，為高效查處水事違法案件爭(zhēng)取了時(shí)間，隊(duì)伍快速反應(yīng)能力得到提升[6]，可在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)并制止違法行為。同時(shí)通過(guò)案件的網(wǎng)上運(yùn)行和信息公開(kāi)，保證了水行政處罰的公平性和透明度。系統(tǒng)將在實(shí)施過(guò)程中緊密結(jié)合實(shí)踐不斷完善，特別是基于GIS一張圖實(shí)現(xiàn)前端監(jiān)控全過(guò)程記錄展現(xiàn)和執(zhí)法全過(guò)程信息追溯，以及探索大數(shù)據(jù)分析和人工智能算法在“智能識(shí)別分析”方面的深化應(yīng)用[7]。